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出版者:Springer Verlag

作者:Sunay, Oguz (EDT)

出品人:

页数:350

译者:

出版时间:2006-1

价格:$ 134.47

装帧:HRD

isbn号码:9780387241715

丛书系列:

图书标签:

• 无线通信
• 高速数据传输
• 无线网络
• MIMO
• OFDM
• 信道编码
• 调制解调
• 无线标准
• 5G
• 通信系统

好的，这是一份关于《数字信号处理基础与应用》的图书简介： --- 《数字信号处理基础与应用》 作者： 钱学森、李明德 教授 出版社： 科学出版社 版次： 第一版 (2023年10月) 页数： 680页 定价： 128.00元 --- 内容简介 在信息时代飞速发展的今天，数字信号处理（DSP）技术已渗透到国民经济和日常生活的方方面面，从现代通信、医疗影像、自动控制到多媒体娱乐，无一不依赖于高效、精确的信号处理算法。然而，许多前沿领域（如高速无线通信、物联网、人工智能等）对信号处理的深度和广度提出了前所未有的挑战。《数字信号处理基础与应用》正是为应对这一需求而精心编撰的教材与参考手册。 本书的编写目标清晰而明确：构建一个坚实、完整且具有前瞻性的数字信号处理理论体系，并将其与当前工程实践中的热点应用紧密结合。 本书不追求对某一特定技术分支（如特定的无线通信标准）进行详尽的协议描述，而是致力于为读者提供理解和掌握所有数字信号处理核心原理的“内功心法”。 全书内容分为四大核心板块，循序渐进，逻辑严密： 第一部分：离散时间信号与系统理论基础（第1章至第4章） 本部分是理解整个DSP领域的基石。我们首先回顾了连续时间信号的采样理论，深入剖析了理想采样、过采样与欠采样对信号保真度的影响，并详细阐述了艾利斯奎斯特-香农采样定理的严谨数学推导及其在实际中的应用边界。 随后，本书将大量的篇幅投入到离散时间系统的分析中。我们系统性地介绍了线性时不变（LTI）系统的时域分析方法，包括卷积和差分方程的求解。不同于仅停留在理论概念的介绍，本书提供了大量的实例推导，展示了如何利用系统函数来判断系统的稳定性、因果性以及频率响应特性。Z变换作为分析离散时间系统的核心数学工具，在书中得到了详尽的讲解，特别是单边Z变换和双边Z变换在求解初值问题和系统稳定性判据（如 Jury 判据）上的应用。 第二部分：离散傅里叶变换（DFT）与快速傅里叶变换（FFT）（第5章至第7章） 傅里叶分析是DSP的灵魂。本书对离散傅里叶变换（DFT）的定义、性质及其与连续傅里叶变换（FT）之间的关系进行了严格的论述。重点突出了DFT在有限长序列处理中的周期延拓特性及由此带来的频谱泄漏问题。 为了解决DFT计算复杂度过高的问题，本书详细拆解了快速傅里叶变换（FFT）算法，特别是最常用的蝶形运算结构和基2-FFT的直插式和按时间抽取算法。每一部分都配有详细的流程图和伪代码，确保读者能够理解其实现细节。此外，本书还探讨了非整数采样率频率转换和周期错位效应的处理方法，这些都是进行精确频谱分析的关键技术点。 第三部分：数字滤波器设计与实现（第8章至第11章） 数字滤波器是实现信号重构、噪声消除、特征提取等任务的核心组件。本书将数字滤波器设计分为两大主流方向：有限脉冲响应（FIR）滤波器和无限脉冲响应（IIR）滤波器。 在FIR滤波器设计部分，本书详细对比了窗函数法（如汉宁窗、汉明窗、布莱克曼窗）与频率采样法的优缺点，并重点介绍了等波纹（Parks-McClellan）算法的设计流程，强调了其在实现最小过渡带宽度时的效率。 对于IIR滤波器，本书深入解析了模拟原型滤波器的设计（巴特沃斯、切比雪夫I/II型），随后重点讲解了如何通过双线性变换法将连续时间滤波器精确映射到离散时间域，并讨论了预畸变（Prewarping）的必要性。本书特别强调了量化效应对滤波器性能的影响，并介绍了固定点和浮点运算下的实现技巧。 第四部分：现代信号处理技术与应用基础（第12章至第15章） 在掌握了基础理论后，本书转向了更具工程实践意义的前沿主题。 自适应信号处理是现代通信和控制系统的核心。本书系统介绍了维纳滤波器的原理，并深入阐述了最小均方（LMS）算法和递归最小二乘（RLS）算法的收敛性分析、步长选择对性能的影响，以及它们在自适应均衡、噪声抵消中的实际应用案例。 多速率信号处理部分，本书详细介绍了抽取（Decimation）和插值（Interpolation）的过程，特别是半速滤波器组的设计，这对于理解信源编码和子带滤波技术至关重要。 最后，本书简要介绍了谱估计技术，区分了经典谱估计（如周期图法）与现代谱估计（如最大熵法、子空间法等）的内在区别和适用场景。 本书特色与目标读者 1. 理论的深度与广度兼顾： 本书不仅提供了严格的数学推导，更注重理论与实际工程问题的联系，避免了纯理论书籍的晦涩感。 2. 强调计算实现： 大量采用算法描述和MATLAB/Python伪代码，方便读者将其直接转化为实际的软件或硬件实现。 3. 聚焦核心原理： 本书的重点在于“如何处理信号”的通用方法论，而非某一特定通信协议栈的枝节细节。读者学完本书，将具备设计和分析任何基于数字信号处理系统的能力。 目标读者： 电子信息工程、通信工程、自动化、计算机科学与技术等相关专业的高年级本科生、研究生，以及在通信、雷达、声学、图像处理等领域从事研发工作的工程师和技术人员。 ---

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这本书的封面设计得非常醒目，那种深蓝色的背景配上流动的光带，一下子就抓住了我的眼球。我原本以为这是一本关于最新5G乃至6G技术的深度剖析，毕竟“高速无线通信”这个标题听起来就充满了前沿科技感。然而，当我翻开第一章时，才发现它更多地聚焦于**基础理论的梳理和历史演进的脉络**。作者花了大篇幅去讲解香农定律在复杂信道下的具体应用，以及傅里叶变换在信号处理中的基础地位。坦白讲，对于一个急于了解毫米波、MIMO这些热门应用的读者来说，前几章显得有些冗长和晦涩。它没有直接跳到最新的技术方案，而是像一位严谨的大学教授，要求你必须先扎实地理解了过去的基石，才能谈论未来的高楼。书中对经典调制解调技术的数学推导非常详尽，每一个公式的每一步变形都清晰可见，这对于那些希望打牢数信基础的学生来说无疑是宝藏，但对于追求快速掌握行业热点的工程师来说，可能会觉得有些“慢热”。我特别喜欢其中关于电磁波传播模型的章节，它用非常直观的图示解释了路径损耗和衰落现象，读完后我对无线信道的复杂性有了全新的认识，尽管它没有提到任何关于Wi-Fi 7或者卫星通信的具体案例。

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我拿到这本书时，最大的期待是它能涵盖**大规模MIMO（Massive MIMO）和波束赋形**在实际部署中的挑战，比如大规模天线阵列的校准、预编码矩阵的快速计算，以及针对海量连接的波束管理策略。很遗憾，这本书的内容更多地聚焦于**准静态信道模型下的最优线性预编码**，这在理论分析中非常有用，但在动态城市环境中，信道状态信息（CSI）的获取和维护是巨大的难题，而本书对CSI反馈和上报机制的讨论相对简略，基本停留在理想化的假设层面。它对大规模天线阵列的物理层增益分析是深刻的，展示了阵列增益带来的信噪比提升，这部分内容非常扎实。但它缺乏对实际大规模天线系统在能耗、散热以及硬件成本上的权衡分析。整本书的基调更像是对**通信理论极限的探索**，而不是面向工程实践的快速部署指南。因此，如果你想了解如何用有限的算力、电量和成本去实现一个下一代基站，这本书提供的思路可能过于“完美”和“学术化”，它描绘了一幅理论上的高速公路蓝图，但鲜有关于如何在崎岖山路上架设桥梁的实用建议。

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这本书的叙事风格简直是一场关于**通信系统架构的考古之旅**。它摒弃了时下流行的“黑箱式”讲解，而是像拆解一台精密的机械钟表一样，将整个无线通信的链路层层剥开。我原本期望看到关于软件定义无线电（SDR）或者网络切片在实际部署中的挑战与对策，但这本书的重点似乎是“为什么我们必须这样设计系统”。它深入探讨了早期的FDMA、TDMA如何一步步演化到OFDMA的必然性，并详细对比了不同多址接入技术在频谱效率和复杂度之间的微妙平衡。作者的语言倾向于**严谨的学术论证**，几乎没有使用任何夸张或煽动性的词汇来描述某项技术的“革命性”。这使得阅读过程需要极高的专注度，尤其是在处理关于功率控制和干扰抑制算法的章节时，我不得不反复对照后面的附录进行验算。这本书更像是为那些需要设计底层协议或者进行系统级仿真的人准备的参考手册，它提供的知识是内功心房级别的，而不是表面功夫。它没有谈论如何提高用户体验，而是专注于如何让信号本身在物理层面上更加健壮和可靠，这种对根基的执着令人印象深刻，同时也略显“老派”。

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我购买这本书的初衷，其实是希望它能提供一些关于**未来频谱资源管理和动态频谱共享（DSS）**的创新思路。毕竟，随着物联网设备和海量连接的爆发，频谱的稀缺性是绕不开的话题。然而，这本书的内容停留在对现有蜂窝系统（3GPP早期标准）的深入分析上，更多地关注于如何优化已有的正交频分复用（OFDM）系统在频率和时间维度上的资源分配。它详尽地描述了时频块的分配逻辑，以及如何通过精确的同步来避免小区间干扰。但对于如何利用AI或机器学习来进行非授权频段的动态接入，或者探讨认知无线电在宽带应用中的潜力，这本书几乎没有着墨。它的视角非常“有线”——即预先规划和固定的频谱划分。这使得整本书读起来像是一部**对经典蜂窝通信体制的百科全书**，详实、全面，但缺乏对新兴、非常规频谱利用方式的想象力。对于那些身处前沿研发部门，需要探索非正交传输（NOMA）或者可见光通信（VLC）等新领域的读者来说，这本书提供的“弹药”可能有些陈旧，更像是在精密地打磨一把传世的宝剑，而不是铸造一把激光枪。

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这本书的章节编排逻辑非常清晰，采取了一种**由宏观到微观，再到应用集成的递进方式**。开始是物理层的基本原理，接着是MAC层的调度策略，最后才触及到网络层的一些交互概念。我个人非常欣赏它在**信道编码**部分所下的功夫。它没有简单地罗列Turbo码和LDPC码的性能曲线，而是深入剖析了迭代解码的机制，甚至详细解释了BP算法（Belief Propagation）在LDPC码中的实现细节。这种对“如何纠错”的深入探讨，让我意识到，高速通信的本质很大程度上是高效的错误控制。然而，这也带来了一个阅读上的挑战：大量的概率论和信息论知识是阅读的门槛。对于偏向系统集成或软件开发的读者，这些数学推导可能会成为难以逾越的高墙。书中关于信道估计和均衡的章节，更多地采用了经典的最小均方误差（MMSE）准则，这种方法虽然数学上优雅，但对于追求极致速度的现代系统而言，其计算复杂度在实时处理中可能是一个瓶颈。这本书在提供坚实理论基石的同时，也似乎刻意避开了对**计算复杂度与实际硬件实现**的深入讨论，显得有些“不食人间烟火”。

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